Изобретение относится к области экологии и охраны окружающей среды и предназначено для подземного захоронения жидких бытовых и дождевых стоков.The invention relates to the field of ecology and environmental protection and is intended for underground disposal of liquid domestic and rainwater.
Известен (патент РФ № 2174939, МПК B65G 5/00, E21F 17/16, В09В 1/00, опубл. 20.10.2001 г.) способ подземного захоронения жидких бытовых и дождевых стоков, включающий проведение геологических и геофизических исследований пород для выявления природных локальных изолированных емкостей в породах, окруженных слабопроницаемыми породами, например базальтовыми, бурение скважины, подачу жидких бытовых хозяйственно-фекальных и дождевых стоков через скважину в выявленные природные локальные изолированные емкости и отвод газообразных продуктов биологического распада через пробуренную вторую скважину с последующей их утилизацией.Known (RF patent No. 2174939, IPC B65G 5/00, E21F 17/16, B09B 1/00, publ. 10/20/2001) a method of underground disposal of liquid domestic and rainwater, including geological and geophysical studies of rocks to identify natural local isolated containers in rocks surrounded by poorly permeable rocks, such as basalt, drilling a well, supplying household household fecal and rainwater through a well to identified natural local isolated tanks and removing gaseous products of biological decay and through the drilled second well with their subsequent disposal.
Недостатками способа являются: во-первых, необходим дополнительный земельный отвод; во-вторых, не используется кинетическая энергия массы бытовых и дождевых стоков при сбросе их в полость.The disadvantages of the method are: firstly, additional land allotment is required; secondly, the kinetic energy of the mass of domestic and rainwater is not used when dumping them into the cavity.
Задачей изобретения является снижение экономических затрат на осуществление способа за счет уменьшения земельных отводов для бурения скважин, а также за счет использования кинетической энергии стоков при сбросе их в полость.The objective of the invention is to reduce the economic costs of implementing the method by reducing land allotments for drilling wells, as well as by using the kinetic energy of the effluents when dumping them into the cavity.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе захоронения жидких бытовых и дождевых стоков, включающем проведение геологических и геофизических исследований пород для выявления природных локальных изолированных емкостей в породах, окруженных слабопроницаемыми породами, например базальтовыми, бурение скважины, подачу жидких бытовых хозяйственно-фекальных и дождевых стоков через скважину в выявленные природные локальные изолированные емкости и отвод газообразных продуктов биологического распада с последующей их утилизацией, предлагается сброс стоков и отвод газообразных продуктов осуществлять через одну скважину, которую оборудуют трубным ставом с лопастной гидравлической машиной в его нижней части, связанной с генератором электрического тока. Часть скважины, пробуренную в рыхлых отложениях, перекрывают кондуктором, снабженным в верхней части патрубком, на фланце кондуктора закрепляют верхний конец трубного става. Сброс стоков производят по трубному ставу, а газообразные продукты биологического распада отводят по затрубному пространству и патрубку.The problem is solved in that in the known method of burial of liquid domestic and rainwater, including geological and geophysical studies of rocks to identify natural local isolated reservoirs in rocks surrounded by poorly permeable rocks, such as basalt, drilling a well, supplying household liquid fecal and rainwater wastewater through the borehole to the identified natural local isolated containers and the removal of gaseous products of biological decay with their subsequent disposal tion proposed discharge of effluent and the product gas outlet carried out through one hole, which puts the tube equipped with a paddle hydraulic machine in its lower part, connected to a generator of electric current. Part of the well drilled in loose deposits is blocked by a conductor equipped with a pipe in the upper part, and the upper end of the pipe stand is fixed on the conductor flange. The effluent is discharged through a pipe stand, and the gaseous products of biological decay are discharged through the annulus and branch pipe.
На чертеже приведена схема реализации представленного способа, где приняты следующие обозначения: 1 - локальная изолированная емкость; 2 - слабопроницаемые породы; 3 - скважина; 4 - рыхлые породы; 5 - кондуктор; 6 - хомут; 7 - уплотнение; 8 - фланец; 9 - патрубок; 10 - трубный став; 11 - лопастная гидравлическая машина; 12 - генератор электрического тока; 13 - жидкие стоки, собранные в емкости; 14 - трассы трубопроводов (сплошная линия для подвода жидкости, пунктирная - для отвода газа).The drawing shows a diagram of the implementation of the presented method, where the following notation: 1 - local insulated capacity; 2 - poorly permeable rocks; 3 - well; 4 - loose breeds; 5 - conductor; 6 - a collar; 7 - consolidation; 8 - flange; 9 - pipe; 10 - pipe stand; 11 - blade hydraulic machine; 12 - electric current generator; 13 - liquid effluents collected in containers; 14 - pipeline routes (solid line for fluid supply, dashed - for gas removal).
Выявленную при геологическом и геофизическом исследовании локальную изолированную полость 1 в слабопроницаемых породах 2, например базальтовых, заполняют жидкими стоками 13 через специально пробуренную скважину 3. В процессе бурения скважину 3 в рыхлых породах оборудуют кондуктором 5 с фланцем 8 и боковым патрубком 9 в его верхней части. Нижнюю часть кондуктора заглубляют в базальтовую породу. В скважину 3 через фланец 8 кондуктора 5 опускают трубный став 10, нижняя часть которого оборудована многоступенчатой лопастной гидравлической машиной 11, которая соединена валом с генератором электрического тока 12. В качестве гидравлической машины используются погружные артезианские насосы, которые относятся к лопастным гидравлическим машинам обратимого действия (могут работать в качестве наноса и гидродвигателя). Трубный став 10 удерживается на фланце 8 кондуктора 5 посредством хомута 6, полость скважины 3 изолируется от атмосферы уплотнением 7. Образующиеся в условиях отсутствия воздуха продукты биологического распада удаляются из емкости по затрубному пространству и патрубку 9 в трубопровод по трассе 14 для последующей утилизации.Identified during geological and geophysical exploration, the local isolated cavity 1 in poorly permeable rocks 2, for example, basalt, is filled with liquid effluents 13 through a specially drilled well 3. In the process of drilling, a well 3 in loose rocks is equipped with a conductor 5 with a flange 8 and a side pipe 9 in its upper part . The lower part of the conductor is buried in the basalt rock. A pipe stand 10 is lowered through the flange 8 of the conductor 5 into the well 3, the lower part of which is equipped with a multi-stage vane hydraulic machine 11, which is connected by a shaft to an electric current generator 12. As a hydraulic machine, submersible artesian pumps are used, which relate to rotary vane hydraulic machines ( can work as sediment and hydraulic motor). The pipe stand 10 is held on the flange 8 of the conductor 5 by means of a clamp 6, the cavity of the well 3 is isolated from the atmosphere by a seal 7. The products of biological decay formed in the absence of air are removed from the tank through the annulus and pipe 9 into the pipeline along route 14 for subsequent disposal.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.The invention is illustrated by the following example.
В Калининградской области геофизическими и геологическими исследованиями выявлена локальная изолированная полость в прочных слабопроницаемых породах. Для захоронения бытовых стоков г.Пионерска предусмотрено бурение одной скважины диаметром 350 мм с установкой кондуктора длиной 75 м в рыхлых отложениях и оборудованием ее трубным ставом диаметром 250 мм до глубины 270 м с лопастной гидравлической машиной (артезианский погружной насос типа АП) и электрогенератором в нижней части. Каждый килограмм (m=1 кг) жидких стоков по отношению к верхней границе полости (Н=265 м) обладает потенциальной энергией Р=mgH=1·9,81·265=2,6 кДж, (g - ускорение свободного падения, м/с2), которая с учетом гидравлических и механических потерь превращается в кинетическую энергию вращения вала насоса, примерно равную 1,6 кДж (при коэффициенте потерь = 0,5), и в электрическую энергию в генераторе, что соответствует 1,6 кВт мощности, которая отводится по кабелю и используется. Газообразные продукты биологического распада бытовых стоков отводятся по затрубному пространству скважины, кондуктору, патрубку и по трубопроводу вдоль трассы подаются к котельной, где сжигаются.In the Kaliningrad region, geophysical and geological studies revealed a local isolated cavity in strong low-permeable rocks. For the disposal of domestic wastewater in Pionersk, it is planned to drill one well with a diameter of 350 mm with the installation of a conductor 75 m long in loose sediments and equip it with a pipe stand 250 mm in diameter to a depth of 270 m with a hydraulic vane machine (artesian submersible pump type AP) and an electric generator in the lower parts. Each kilogram (m = 1 kg) of liquid effluent with respect to the upper boundary of the cavity (H = 265 m) has a potential energy of P = mgH = 1 · 9.81 · 265 = 2.6 kJ, (g is the acceleration of gravity, m / s 2 ), which, taking into account hydraulic and mechanical losses, turns into kinetic energy of rotation of the pump shaft, approximately equal to 1.6 kJ (with a loss factor = 0.5), and into electric energy in the generator, which corresponds to 1.6 kW of power which is diverted by cable and used. Gaseous products of biological decay of domestic wastewater are discharged through the annulus of the well, a conductor, a pipe, and through a pipeline along the route are fed to the boiler room where they are burned.
Именно благодаря бурению в подземную емкость одной скважины, перекрытию рыхлых отложений кондуктором, снабженным в верхней части патрубком с заглублением кондуктора в прочные породы, оборудованию скважины трубным ставом с расположенным в его нижней части лопастной гидравлической машиной, соединенным валом с генератором электрического тока, сбросу бытовых и дождевых стоков по трубному ставу, отводу газообразных продуктов биологического распада по затрубному пространству, кондуктору и патрубку обеспечивается повышение эффективности способа за счет уменьшения земельных отводов для бурения скважин, а также попутного получения электрической энергии.It is thanks to the drilling of one well into the underground capacity, the overlapping of loose sediments by a conductor equipped with a pipe in the upper part with a conductor deepening into strong rocks, equipping the well with a pipe stand with a blade hydraulic machine located in its lower part, connected by a shaft to an electric current generator, dumping household and rainfall through the pipe stand, the removal of gaseous products of biological decay through the annulus, the conductor and the pipe provides increased efficiency method by reducing land allotments for drilling wells, as well as associated production of electrical energy.